1、公园阳明溪谷小山塘工程饮水初步设计方案书报告xxx县xxx公园阳明溪谷小（2）型山塘工程初步设计报告xxx二一四年九月核定： 审查： 项目负责人： 编写人员： 1 综合说明1.1 绪言1.1.1 地理位置xxx公园位于湖南省西南部，永州市近邻，xxx县东北隅，属南岭纬向构造带的北缘，处于北纬26022606，东经1115111157之间，距县城直线距离40km，新开通的永蓝高速（二广高速永州段）在阳明山有专门的出入口，交通十分便利。阳明山森林公园是湖南省湖州市xxx县管辖，位于xxx县城西北40km，地处宁远交界，总面积17平方公里，辖4个行政村，1个居委会。本工程位于xxx县xxx公园大田村
2、西南侧，位于黄柏漯上游山涧的源头。1.1.2 编制依据1.1.2.1主要规程规范（1）防洪标准（GB50201-94）；（2）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；（3）水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）；（4）湖南省山塘综合整治技术导则；（5）水利水电工程建设征地移民安置规划设计规范（SL 290-2009）；（6）小型水利水电工程重力坝设计规范（SL189-2013）；（7）开发建设项目水土保持技术规范（GB50433-2008）；（8）开发建设项目水土流失防治标准（GB50434-2008）；（9）中国地震动参数区划图（GB 18306-2001）；
3、（10）水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范（GB 50706-2011）； （11）湖南省水利水电工程设计概（预）算编制规定（2010年），简称编规2010；（12）湖南省水利水电建筑工程预算定额（2010年）；（13）湖南省水利水电安装工程预算定额（2010年）；（14）湖南省水利水电工程机械台班费定额（2010年）；（15）其他相关规范、规程。1.1.2.2主要依据文件（1）中华人民共和国河道管理条例及湖南省实施中华人民共和国河道管理条例办法；（2）xxx县水利规划；（3）其他相关规划及文件；1.1.3 编制过程2014年6月，我公司受永州市阳明生态农业发展有限公司的委托，承担本工程的
4、设计工作。接受委托后，我公司随即成立项目组，组织专业技术人员进行现场踏勘，收集地形、水文、规划等基本相关资料。2014年7月中旬，我公司提出了补充地质勘察和坝址区测量要求。根据完善后的地形、地质成果，我公司于2014年9月下旬完成了xxx县xxx公园阳明溪谷小（2）型山塘工程初步设计报告。在基本资料收集、现场踏勘及报告编制过程中，得到xxx县水利局和xxx公园人民政府的大力支持和帮助，在此致表示衷心的感谢。1.2 水文1.2.1 流域概况本工程阳明溪谷小（2）型山塘位于黄柏漯上游山涧，坝址以上控制流域面积1.21km2，主流长度1.56km，平均坡降72。（1） 地形地貌流域内属丘陵地形，周边
5、峰峦起伏，地势由东北向西南倾斜，地形起伏多变，南部为峡谷地带，北面地形相对平坦。（2） 水文现状 流域内山高林密，水资源十分丰富，水质优。两条主溪流自源头向北流淌，汇合并注入桴江河。溪流贯穿整个阳明溪谷，片区内溪流长4.24千米，宽510米，水域面积共4.46亩，占总用地的85.8 %。（3） 气候状况流域内位于中亚热带季风湿润气候区，气候总特征是：日照少、气温低，湿度大，云雾降水多，瞬时风速大，垂直变化大，冬冷夏凉，气温年差较小；山地脉系东高西低，对冷空气的侵入有屏障作用，升温快、积温多。年平均气温14.2，平均最高气温19.0，平均最低气温10.3；1月最冷平均气温为3.9，7、8月最热，
6、月平均气温均为23.6，气温年较差19.7。随着海拔升高，气温降低。阳明山年降水量1607.5mm，全年各月均有降水。夏季降水量多，降水强度为196.3mm/d，出现在1981年7月21日。按照统计季节分配，夏季降水量占全年的38，降水日数却只占25。本次设计采用P-III曲线对黄柏洞站19572003年共47年径流资料进行分析计算成果如表1-2表1-2 设计径流频率计算成果表位置集水面积（km2）多年平均流量（m3/s）CvCs/Cv各频率（%）流量（m3/s）10509095黄柏洞89.643.870.4225.613.591.51.06阳明溪谷小（2）型山塘1.210.04350.422
7、0.0680 0.0410 0.0223 0.0184 1.2.2 设计洪水洪水采用暴雨途径推求。设计暴雨采用我省2003年颁布的湖南省短历时暴雨图集进行查算。表1-3 小（2）型山塘洪峰成果表项目各设计频率设计洪水P=10%P=1%时段最大雨量H（mm）52.2279.91汇流时间（h）0.250.25集雨面积F（km2）1.211.21洪峰流量(m3/s)54.0982.771.3 工程地质本工程共进行2轮地质勘察工作。地质勘察主要结论如下：（1）区内地震活动主要受深大断裂控制，附近无近代地震和断裂活动。按区域构造稳定性评价标准，工程区区域构造稳定性属相对稳定区，地震动峰值加速度为0.05
8、g，地震动反应谱特征周期为0.25s，场地地震设防烈度为6度。场地属一般场地，中硬场地土类。（2）库周群山环抱，地形封闭，与邻谷间不存在单薄分水岭和低矮垭口，不存在永久渗漏问题，成库条件较好。（3）塘坝左侧与中间段坝基以3-1-1层中风化砂岩（岩基）为持力层，右侧段3-1-1层中风化砂岩埋藏很深建议以2-2层含粉质粘土碎石中下部为持力层。塘坝左侧与中间段心墙齿槽开挖至3-1-1层中风化上部嵌入12m，设置0.5m厚素砼盖重板，对相对不透水线下35m以上岩体进行帷幕注浆处理；右侧段对土基部分进行固结灌浆处理，坝轴线采用帷幕+固结灌浆处理。（4）坝基中风化上部多属中等透水，下部为弱弱透水中带，坝基
9、存在透水带，两岸地下水位均位于正常蓄水位以下，存在坝基和绕坝渗透问题，需进行防渗处理。建议坝基防渗帷幕应深入相对不透水线(q10Lu)35m。（5）河床开挖段为强渗透卵石层，上游来水量较大，施工排水较困难，建议施工采用围堰导流、集水坑排水等措施并应避开雨季施工。（6）建议在塘坝建设期进行施工图设计阶段和施工阶段地质工作，视设计方案、基础开挖情况，分别进行地质分析与论证，必要时进一步布孔勘察，为确定大坝基础处理措施提供更丰富的地质依据。1.4 工程任务和规模1.4.1 工程建设的必要性（1）是满足阳明溪谷度假区用水的迫切需要目前，大田村等村落用水来源主要来源于自建于山涧沿线的简易取水堰坝、水池。
10、由于永州市委市政府非常重视旅游业发展，把旅游业作为国民经济新的支柱产业，在永州2020版的总体规划中，提出把永州建设成为拥有70万城市人口和76.7平方公里的“湖南历史文化名城，现代化生态园林城市，湘、粤、桂三省边区交通枢纽和中心城市”的重要决策。随着来阳明溪谷前来度假旅游的人群越来越多，必须要改善度假人群饮水品质，本工程的建设是十分必要和迫切的。（2）新建阳明饮品厂的需要拟建小（2）型山塘位于黄柏漯上游，坝址以上集雨面积1.21km2。由于工程区为流域源头，至清至纯，甘甜醇和，水中的活性氧丰富，它因无毒无菌可直接饮用，甘醇爽口，口感极佳。在水源供需矛盾日益突出的今天，充分利用水资源是社会经济
11、稳定发展的需要。新建阳明饮品厂，供水规模为500吨/日，致力于发改善国人饮水品质，倡导健康饮水概念，引领健康消费新潮流。根据消费者的健康需求定制天然疗养矿泉水和优质饮用水两大类。天然矿泉水被称为中国高端水，随着人们消费水平的提高，消费者对天然水情有独钟，天然矿泉水逐步进入主流的消费群体，且构造裂隙发育富水性较好。其化学特性显示，阴离子以HCO3-占绝对优势，阳离子以Na+为主，PH值在8.08.15之间，呈弱碱性。碳酸氢钠（NaHCO3）含量为632.13mg/c，是国际标准的2.5倍，各种限量指标、微生物指标均符合国家饮用天然矿泉水（GB5749-85）和生活饮用水卫生标准（GB5749-8
12、5）限量标准，无任何污染。因为它经过万余年的地下深层滞留，循环数公里的岩石流径行迹，日月交替不间断地接受矿岩净化洗礼，吸纳了足量的天然、纯净矿物溶液，是不可复制的万年水龄。因此，本工程的建设是符合社会经济发展要求，经济效益是十分可观的。因此，本工程的建设是十分必要的。1.4.2 工程任务本工程工程任务为供水，通过工程建设解决山塘下游大田村、广大游客等2500人口的用水问题及为阳明饮品厂提供优质的水源。1.4.3 工程规模（1）山塘容量曲线成果表1-4 山塘水位容量关系表水位（m）容量（m3）1005.0012661006.002803 1007.004473 1008.56107 1010.0
13、09440 1011.1010088 1012.1012570 （2）需水量供水人口2500人，供水区农村生活用水定额取180L /人.日，供水区日最大需水量为180m3/日。供水保证率取95%。（3）正常蓄水位本次设计选择正常蓄水位1011.60m、1012.10m、1012.60m三个方案进行比选，相应调节容量分别为1.15万m3、1.26万m3和1.41万m3。正常蓄水位1012.10m、相应调节库容0.4万m3，是满足供水保证率95%的最小调节库容，故本次设计确定正常蓄水位1012.10m。1.4.4 调洪计算大坝设计洪水标准采用10年一遇， 校核洪水标准为100年一遇。山塘溢洪道为无
14、闸门控制自由溢流，山塘无防洪库容，起调水位为正常蓄水位1012.16m。溢洪道宽为8.00m的开敞式宽顶堰溢洪道。表1-5 洪水位计算成果表项目各设计频率设计洪水P=10%P=1%下泄流量 (m3/s)54.0982.77溢流水深（m）1.652.19堰顶高程（m）1012.161012.16洪水位（m）1013.811014.351.5 工程布置及建筑物1.5.1 工程等别及建筑物级别阳明溪谷小（2）型山塘位于xxx县xxx公园大田村，总库容1.26万m3，是一座以供水为主的小（2）型山塘。根据导则及相关规范，本工程为小（2）型山塘，工程等别为VII等，主要建筑物级别为7级。大坝设计洪水标准
15、采用10年一遇， 校核洪水标准为100年一遇。1.5.2 工程总体布置工程枢纽由非溢流坝、溢流坝及放水涵管组成，修建大坝左岸局部入库道路。大坝坝型为浆砌石重力坝，坝顶高程1013.65m，最大坝高为11.7m，坝顶长35m，坝顶宽2.5m。大坝背水坡一级边坡为1：0.75，坝脚设置消力池。坝基覆盖层为砾石土，底部为中风化石英砂岩，心墙基础基岩和2-2含粉质粘土碎石层上，基础采用帷幕灌浆进行防渗处理，帷幕灌浆孔均要求深入相对隔水层（q=10Lu）以下3m。溢洪道为开敞正槽式溢洪道，堰型为宽顶堰，位于大坝中部，与大坝相邻布置。堰顶高程为1012.16m，堰顶宽8.0m。溢洪道溢洪道泄槽末端采用底流
16、消能，池长12.0m，深1.2m。砼消力池下游设置长5.0m的M7.5浆砌块石和长5.0m的干砌块石海漫与现状河床衔接，海漫末端还设置大石块抛石防冲槽。为满足供水和小（2）型山塘放空需求，在大坝中部溢流坝段中布置一放水涵管，涵管直径为DN30cm，管材采用镀锌钢管，出口设斜拉箱涵进口，并采用铸铁斜拉平滑闸门，采用手电两用螺杆式启闭机启闭。放水箱涵出口接出池。放水涵管基础建于岩基上。大坝左岸改建道路长3120m。改建道路路面宽维持3.5m，路面采用泥结石路面。库区开挖范围为2012m（平行坝轴线方向为12m），开挖底高程为1000.56m，开挖边坡为1:1.5，库区开挖量为480m3。开挖料用车
17、运走。1.6 工程设计1.6.1设计基本资料1.6.1.1工程等级本山塘总容量1.26万m3。根据现行水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL5180-2003），按水工建筑物确定本工程为小（2）型山塘等工程。枢纽主要建筑物挡水、泄水、取水建筑物为七级建筑物，施工导流建筑物为七级建筑物。1.6.1.2特征高程及库容山塘校核洪水位1013.66米山塘设计洪水位1013.26米山塘正常蓄水位1012.16米，下游无水死水位1003.96米校核下泄流量82.77立方米/秒设计下泄流量54.09立方米/秒总容量1.31万方有效库容1.26万方1.6.1.3有关计算参数砌体与地基之间的摩擦系数f=0.5
18、8砼与地基之间的摩擦系数f=0.60砼与基岩抗剪断fk=1.0ck=0.7mpa坝基岩石承载力fkk=20mpa砼容重r砼=241.6.1.4设计依据混凝土重力坝设计规范SL3192005水工建筑物荷载设计规范DL50771997浆砌石坝设计规范SL 2591水工隧洞设计规范SL2792002水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000水利水电工程进水口设计规范DL 2852003水工建筑物抗震设计规范SL203971.6.2坝轴线选择坝址处河谷呈“U”型，两岸地形不很对称，左岸坡度较缓，坡角30，右岸稍陡，坡角35，河谷高程一般在1000.00M1489.50M之间，地势陡峭，丰水期河面
19、宽约15M20M。坝址区地层基本上为砂岩，该砂岩为中粗粒结构，主要成份为石英，长石及少量云母，岩层走近南北，倾向西，倾角2235，为单斜地层，坝址区内未发现断层，但节理裂隙较发育，强透水带埋存较深，最大可达40M，一般为15 M30M。主要节理有三组，一组是走向东北，倾向东南，倾角6580；二组走向同一组，倾角约30；三组走向北西，倾向东，倾角30。岩层风化较浅，岸坡2M4M，河床1M3M。坝址区河谷形状在立面上呈梯形，在平面上呈“K”形，初选坝轴线在“K”字中央，此处河谷相对较窄，仅9M左右，适宜筑坝，但左岸坡度较右岸坡度大，河谷呈不对称形状，在高程1004.00M处，河谷宽度约为10M，在
20、初选坝轴线下游50M也即“K”字下端处，河谷宽度略大，约为8M，但两岸山坡比较对称，在高程1001.00M处，河谷宽度约为140M，此处筑坝工程量增加不多，但两岸岸坡对称，坝体受力均匀，是第二个坝轴线的选择之地。因此，本设计选择第二坝轴线为大坝位置。1.6.3坝型确定1.6.3.1坝型初选坝轴线处河床虽然较窄，但随高程的增高两岸便趋于平坦，坝肩地质条件较差，不适宜建造拱坝，因而首选时就排除拱坝。可以选择的坝型有重力坝、土石坝、面板堆石坝。坝型之一重力坝：优点：安全可靠，设计及施工简单，对地形和地质条件的适应性较好，对地基要求不太高，适于各种气候条件下的修建，受冻害影响较小；工程经验丰富，维护修
21、理费用低；施工导流和永久性泄洪问题容易解决。缺点：体积大，消耗水泥、石料较多；材料强度不能充分发挥；坝底扬压力较大；混凝土水化热较大，温控措施较高。坝型之二土石坝：优点：就地取材，节约材料；能很好的适应较差的地质条件，抗震性较好，结构简单，工作可靠，使用寿命长。缺点：坝坡较小，工程量较大；坝顶不能过水，需要另加泄水建筑物；施工导流不方便；对坝的防渗要求较高；沉降问题存在。坝型之三面板堆石坝：优点：对自然条件有广泛的适应性，对地基要求比混凝土坝低，可适应不均匀沉降，抗震性能好，施工不受气候限制；就地取材，可节约水泥、木材和钢材等重要建筑材料；机械化施工，可加速建坝，减小投资；可策划能够手承受水头
22、不太大的坝顶溢流；结构简单。缺点：堆石坝属于散粒坝体，需修建溢洪道或隧洞进行泄洪，而这些泄洪设施会加大枢纽的投资和工程量；施工中的导流问题难以解决。结合该处的地址条件简单而良好，河谷较为窄小，在经济和技术成熟的前提下，优选重力坝。1.6.3.2 重力坝坝型的进一步选择从坝型初选的比较中可看出重力坝构造简单，施工和设计的难度较小，且有大量的工程事例可供参考，经验丰富。而其他的坝型都有共同的缺点：施工复杂，设计难度大。重力坝有三种坝型进行比选，分别为：常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝、浆砌石重力坝，他们之间的比较列于下表：表 重力坝各种坝型比较常态混凝土重力坝碾压混凝土重力坝浆砌石重力坝优点断面
23、形状简单；机械化施工，混凝土浇注容易；工程经验丰富。工艺程序简单，工期短；水化热低，散热条件好；不设纵缝，便于大规模机械化施工。节省混凝土；不需要温控措施；施工技术易掌握；不设纵缝。缺点底部扬压力大；施工散热条件差。工程经验相对较少；坝体抗渗性能低；施工强度大，对现场要求高易产生裂缝，质量不易控制。人工砌筑，质量不均匀；不易机械化施工；工期相对较长；要做防渗设备。本工程坝址区砂岩块石储量丰富，且强度均能满足砌体的基本要求，为施工方便，节约工程造价，综上所述，最后确定坝型为浆砌石重力坝。由于本枢纽使用的是浆砌石重力坝，从经济和施工方面考虑，拟采用开敞式溢流的泄水方式来宣泄洪水。 1.6.4 主要
24、建筑物设计1.6.4.1重力坝剖面设计重力坝剖面设计的主要原则是：满足稳定和强度要求，保证大坝的安全；尽可能节省工程量，力求获得最小剖面尺寸，造价最低；结构合理，利于施工，方便维修；运行方便。1.6.4.2重力坝基本剖面的拟定重力坝的基本剖面是指坝体在承受自重、水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的的剖面。本工程主要对非溢流坝段剖面进行经济设计，非溢流坝段的基本断面为三角形，其顶点高程在上游校核洪水位处，根据以往工程经验，对基本三角形稍作变化，在上游面布置一个折坡，上部铅直下部向上游倾斜，折坡点高程一般在处（H为基本三角形的高度），也即在 M M处，考虑到放水洞
25、进口底高程为 M，基本剖面有如下几个参数，m下游面坝坡，n上游面坝坡，采用抗剪强度公式计算稳定，材料力学公式计算坝踵应力，列出含有m、n未知数的坝基稳定方程式和应力方程式，用数值法试算当上游坝坡n=0.05，0.1，0.15，0.2时相应的4个m值，再由4组值算得相应坝踵应力和基本剖面的面积A，计算过程可参阅设计计算书，通过比较，我们选择在坝体满足抗滑稳定的要求下，基本剖面积较小且坝踵应力为压应力的组合，最终确定m=0.75，n=0.10为坝体经济断面的基本参数。1.6.4.3抗滑稳定分析计算的原理和方法在任何可能出现的荷载组合的情况下，浆砌石重力坝都必须保持稳定。位于均匀坝基上的重力坝沿坝基
26、失稳破坏一般有以下两种类型：坝沿抗剪能力不足而产生滑动，包括沿坝基面或沿附近岩体的表层或浅层破坏以及沿基岩体内方向不利而又连续延伸的软弱结构面产生深层滑动；坝可能伴随着在上游坝踵以下出现斜拉裂缝以及在下游坝趾以下出现岩石受压屈服区，两者逐渐开展，直至连通，坝体连同部分地基产生倾倒或滑移而破坏。抗滑稳定分析主要就是核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。主要计算方法有两种：抗剪断强度公式（K1）抗剪强度公式（K2），根据我国1991年颁布的浆砌石坝设计规范SL 2591中规定，本工程地质条件不错，坝体垫层混凝土与基岩接触良好，应按抗剪断强度公式计算坝基面的抗滑稳定安全系数。抗剪断强
27、度计算的抗滑稳定安全系数为：式中:抗剪断摩擦系数; 抗剪断凝聚力；KN/M2; A 滑动面面积, M2;U 作用于滑动面上的扬压力;P接触面以上的总水平力;W接触面以上的总铅直力;抗滑稳定安全系数不应小于浆砌石坝设计规范SL 2591表4.3.3中规定值。即如下表：表 抗滑稳定安全系数安全系数荷载组合2、3级坝K1基本3.00特殊12.5022.30安全系数荷载组合2、3级坝K1基本3.00特殊12.5022.30安全系数荷载组合2、3级坝K1基本3.00特殊12.5022.301.7施工1.7.1对外交通工程区位于xxx县xxx公园大田村，坝址区距离xxx公园政府所在地以约6公里处，距xxx
28、县城约40公里。工程区对外交通如下：公路xxx区位优越，洛湛铁路、207国道、永连公路穿境而过，距永州机场、衡昆仅半小时车程，北上长沙、南下广州均可朝发夕至。目前新建的xxx县火车站正式投入使用，永蓝高速（二广高速公路永州段）已经建成，将为规划区新的发展机遇条件。陆上交通相当便利。由于本工程无大型机电设备，现有公路均能满足本工程所需建筑材料的运输。1.7.2施工导流本工程导流标准采用非汛期5年一遇，相应流量为1.5m3/s。导流时段为10月次年4月。大坝施工采用分期导流、分期施工。一期施工大坝左坝段、放水涵管和溢洪道，利用现状河滩地开渠导流；二期施工大坝右坝段，利用建好的坝下涵管导流。大坝分期
29、导流、分期施工，施工设置二期围堰。围堰高度1.0m，顶宽1.5m，两侧边坡1:1.5。1.7.3天然建筑材料工程所需砂砾石料砂砾料可从xxx县城购买，质量优良，块石就地取材，能满足施工要求。1.7.4主体工程施工（1）堤防工程施工放样开挖清基一期围堰和导流渠开挖底板砼、溢洪道堰体砼浇筑帷幕灌浆和固结灌浆左岸坝体浆砌石砌筑溢洪道消能工施工二期围堰右岸坝体浆砌石筑砌坝顶工程。基础开挖一般采用1m3反铲挖掘机开挖。坝体浆砌要求分层满浆满缝进行，各项指标要符合规范要求，分层厚度3040cm。坝体块石采用58t自卸汽车运输至工作面。帷幕灌浆施工顺序为：钻孔冲洗压水灌浆。坝肩采用150型回转式地质钻机造孔
30、，并确保孔向、孔深符合设计要求，开钻后，在土体内设11cm直径套管至水泥土层，基岩以下用合金钻头成孔，孔径控制75mm。钻孔后须将残留在孔底和孔壁的岩粉冲出孔外，并将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲洗干净为防止基岩与粘土接触面粘土被带出，冲洗压力应适当降底。灌浆设备采用柱塞式灌浆泵、高压胶管输浆管、泥浆搅拌机等，灌浆方法采用循环式，自上而下分段灌注。分三序施工，自上而下分段灌浆。灌浆孔第一段采用浓浆，自重灌浆，其余段灌浆压力控制在0.25MPa左右。1.7.5施工进度安排本工程施工总工期为3个月（2014年10月2015年01月）。1.8工程永久占地本工程永久占地5.2亩，其中水库淹没4.8亩，建筑物占地0.4亩，土地类型为竹林地。临时占地由施工临时占地组成，施工临时借地为6亩。本工程占地及政策处理投资概算为5.2万元。1.9环境保护1.9.1环境影响评价工程的建设，其有利影响是主
